凭什么说马里亚纳海沟最深(马里亚纳海沟最深11000米)
在人类用科学认识这个世界之前,我们并不知道自己其实是活在压力之下的,围绕大地的天空也拥有压力,它足以顶起10.339米高的水柱或是76厘米汞柱,这个数值被称为一个标准大气压(1atm)。因为气象的变化气压也会发生波动,有时候会出现气压略高或略低的现象,不过这都不是问题因为波动很小。
既然每10米高的水柱等于一个大气压,那么进入水中也是一样的道理,每下潜10米就会增一个大气压的压力,在大海的最深处,马里亚纳海沟可深达11000米,也就是说拥有高达1000个标准大气压!
一个标准大气压有多大
等等,就算数字很大,我还是不明白到底有多大压力呀,说到底1个大气压到底是什么水平?
用物理标准单位来看,1atm=1.01325×10^5Pa。
pa就是帕斯卡,等于力的基本单位牛顿除以面积的基本单位平方米。102克物体因重力产生的压力大概是1牛,在一平方米的面积上放102克就有了一个帕斯卡的压力。
可以看出来帕斯卡还是一个挺小的单位,毕竟102克也就一部手机的重量,但是1个大气压是101325Pa,也就是说在一个平方米上放10335kg的重物,也就是10吨!这可是两只成年非洲象或是一只非洲象王才拥有的体重。
相信你看到这个数字一定会大吃一惊,没想到自己还能承受这么大的力量! 那1000个大气压就是脚趾甲的面积上站了两头非洲象,这与我们日常经验中的差距也太大了吧!
环绕的液体压强这是因为此压强非彼压强,当我们提到压力的时候一定是想到了液压机这样的东西吧,如果是这种刚性的金属面,那么只需要几百千克我们的肢体就已经血肉模糊了。而气体或是液体的压力其实是完全包围着的状态,如果一个物体如果在上方承受了大象的体重,就一定会在下方也承受同样的压力。
比如说我有一个气球,那么将在它一直带到马里亚纳海沟会发生什么?气球会不断在外界的压力下变小,直到变成一个非常小非常小的球体,我们知道空气是可以压缩的,也就是说缩小后的球体向外产生的压强与海水的压强达到了平衡。
我们与大气压的关系也是如此,我们体内的体液与外界达到了平衡,所以我们不会觉得受到了什么额外的压力。也正是因为我们存在内部压,所以在环境气压发生变化的时候我们会有生理上感觉的变化,比如“秋高气爽”是高气压给我们的舒适感,而大雨来临前的烦躁也正是因为气压降低。
对于深海动物来说也是如此,它们体内的压强足以与1000个大气压相抵消,因而也能在那样的环境中生存下去。也正是因为这个原因,深海捕捞的鱼是无法活着上岸的,因为它们体内的压力过高,一但外界没有足够的压力与这抵消,就会内脏血管爆裂而死,比如带鱼,一般人从来都没有见过活的带鱼吧。
生物的极限在哪里
那是不是说只要生物体内部可以产生足够的抵消压强,就算是10000个大气压的深海也依然可以生存呢?
其实也不是,一切都得有一个限度,生物对于压力的适应力也是如此,比如我们初中时学过气体与固体不可压缩,其实只能说是一般情况下,在极高的压力下就算是液体也会被压缩的,比如水的受压力极限大概是一万到十万个大气压,在这种压力下水的体积会进一步减少,变成非冰固态。
也就是说海底极高的压力在内外抵消的情况下,最终被构成生物的分子给承受了,分子受压的能力极限各不相同,而生物所拥有的高分子无疑是相当不耐压的,所以生物不可能在无穷深的海里生存下去。
目前虽然我们还不知道生物能适应海底的极限在哪里,但是我们知道脊椎动物能适应的极限,大约是8200米,在这个深度下脊椎动物体内的有些蛋白质会因压力而异常扭曲,蛋白质的工作需要展开分子,但是压力太大会令其变形过度无法复原
在这发现的最深的脊椎动物是一种狮子鱼,它们体内拥有三倍于正常鱼类的“腥味物质”——氧化三甲胺(TMAO)用以稳定蛋白质保证其正常工作,但这种分子会让蛋白质变得“死气沉沉”,含量太多又会让蛋白质缩成一团,再次无法工作,所以在这个深度上已经达到了脊椎动物的极限。再往下都是一些一些软体动物、环节动物和节肢动物等。
目前已知的最深处的动物是节肢纲—端足目的短脚双眼钩虾,体长5厘米。
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